Лекции

nmax/nmin≥25. Наибольшая частота вращения здесь ограничивается условиями коммутации, а наименьшая – условиями охлаждения двигателя. Еще одним достоинством рассматриваемого способа регулирования является то, что он допускает безреостатный пуск двигателя при пониженном напряжении.

Более экономичным является управление частотой вращения ДПТ по системе "управляемый выпрямитель – двигатель". Схема управления проста и показана на рис. 4.37. В данной схеме можно вместо ЛАТР и диодов использовать тиристоры и с их помощью регулировать напряжение на двигателе.

Весьма перспективным и экономичным способом управления является импульсное управление частотой вращения ДПТ (рис. 4.38). Частота следования импульсов при номинальном режиме обычно составляет 200÷400 Гц. Поэтому период импульсов приблизительно на два порядка меньше постоянной времени цепи якоря. Следовательно, за время длительности импульса τ ток в двигателе не успевает значительно возрасти, а за время паузы (Т−τ) – значи-

Т

ОВ

Среднее напряжение Uср регулируется при изменении либо продолжительности периода Т (частотно-импульсное регулирование), либо при изменении длительности импульса τ (широтно-импульсное регулирование). Среднее напряжение Uср определяется как

4.21. ПУСК И РЕВЕРС ДПТ

При пуске ДПТ потребляет большой ток из-за того, что при неподвижном якоре противоЭДС равна нулю. Тем не менее двигатели малой мощности запускаются непосредственным включением в сеть без пусковых устройств.

131

Двигатели большой мощности запускаются с помощью пускового реостата, включенного последовательно с якорем. Причем вначале в цепь вводится все сопротивление реостата, а затем по мере нарастания скорости вращения и, следовательно, возрастания противоЭДС, уменьшения якорного тока, части реостата шунтируются. В конце разгона реостат полностью выводится, и двигатель выходит на естественную механическую характеристику (рис. 4.39).

Рис. 4.39. Пуск ДПТ с помощью пускового реостата: а – ДПТ с параллельным возбуждением; б – ДПТ с последовательным возбуждением

Обычно вывод на естественный режим осуществляется с помощью схемы управления. Различают следующие способы пуска: 1) по времени; 2) скорости; 3) якорному току; 4) противоЭДС. Имеются соответствующие схемы пуска и пускорегулирующая аппаратура.

Реверс – это изменение направления вращения ДПТ. Для реверса ДПТ с электромагнитным возбуждением достаточно изменить направление тока в якорной обмотке при сохранении направления тока в обмотке возбуждения или наоборот. Если изменить полярность напряжения питания, то направление вращения останется прежним, потому что в этом случае одновременно меняется направление тока в якоре и в обмотке возбуждения.

В ДПТ с возбуждением от постоянного магнита достаточно изменить полярность питающего напряжения, при этом изменится направление якорного тока.

На рис. 4.40 показан принцип выполнения реверса с использованием правила левой руки, а на рис. 4.41 показано схемное решение реверса изменением направления тока в обмотке возбуждения ДПТ.

Рис. 4.40 Принцип выполнения реверса

132

Рис. 4.41. Схема выполнения реверса для ДПТ с параллельным возбуждением

Буквами «н» и «к» на рис. 4.41 обозначены начало и конец якорной обмотки и обмотки возбуждения.

4.22. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ (УПРАВЛЯЕМЫЕ) ДПТ

Исполнительный двигатель постоянного тока регулируется по напряжению якоря. Якорное управление очень распространено из-за линейности механической и регулировочной характеристик.

Пусть α – сигнал управления и изменяется в пределах 0 ÷ 1. Предположим также, что

где U – напряжение на якоре, Uв – напряжение на обмотке возбуждения, причем Uв = const. Механическая характеристика (4.39):

Разделим полученное выражение на n0:

133

где ν и m – относительные скорость и электромагнитный момент.

Зависимость ν(m) при α=const – механическая характеристика, а зависимость ν(α) при m=const – регулировочная. Из данного уравнения следует, что механические характеристики двигателя при различных значениях α линейны и параллельны. Регулировочные характеристики при различных значениях m также линейны и параллельны (рис. 4.42).

ДПТ имеют механический контакт – щетки скользят по коллектору, но изза относительно небольшого момента трения щеток и линейности механической и регулировочной характеристик исполнительные ДПТ находят широкое применение.

Рис. 4.42. механические и регулировочные характеристики исполнительных ДПТ с якорным управлением

При полюсном управлении, когда α= U/Uв, и U = const механические характеристики линейны

а регулировочные характеристики нелинейны, причем некоторые из них и неоднозначны (рис. 4.43).

134

135

При подаче сигнала Uу на обмотку управления (обмоток может быть несколько) по ней проходит ток Iу, который создает небольшой продольный поток управления Фу. При вращении якоря этот поток индуктирует в обмотке якоря между поперечными щетками ЭДС

направление которой определяется по правилу правой руки.

Поскольку поперечные щетки замкнуты накоротко, то по обмотке якоря будет протекать ток большой величины

т.к. сопротивление якорной обмотки мало.

При прохождении тока Iq по обмотке якоря возникает поперечный поток Фaq, во много раз больший потока Фу обмотки управления. Поток Фaq индуктирует в обмотке якоря между продольными щетками ЭДС

которая создает ток нагрузки

Ток якоря Id создает магнитный поток Фad, направление которого определяется по правилу правого буравчика. Этот поток направлен против магнитного потока управления, поэтому продольный поток Фad будет размагничивать машину. Для компенсации на статоре ЭМУ помещают обмотку компенсации (ОК), которую включают последовательно в цепь нагрузки и которая создает магнитный поток Фок. Для точного регулирования параллельно ОК включают шунт Rш.

Таким образом, изменяя небольшой ток Iу в обмотке управления ЭМУ, можно управлять значительным током Id в цепи нагрузки.

ЭМУ с поперечным полем можно рассматривать как генератор постоянного тока, состоящий из двух ступеней, включенных в каскад, с коэффициентом усиления К

K = K1 K2 ≈ 2000 −20000,

где К1 – коэффициент усиления каскада ОУ – цепь поперечных щеток, К2 – коэффициент усиления каскада «цепь поперечных щеток – цепь продольных щеток».

ЭМУ с поперечным полем выполняют с ненасыщенной магнитной системой, поэтому его выходное напряжение пропорционально току управления Iу. Регулировочная характеристика Uвых(Iу) при n=const и Rн =const представлена на рис. 4.45. Внешняя характеристика – зависимость Uвых(Id) при n=const и Iу=const приведена на рис. 4.46.

136

2

1

Угол наклона характеристики зависит от степени компенсации Фad: 1 – недокомпенсация, 2 – полная компенсация, 3 – перекомпенсация, при которой работа ЭМУ может стать неустойчивой.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Арменский Е.В., Фалк Г.Б. Электрические микромашины. – М.: Высшая школа. 1985.

2.Брускин Д.Э., Зорохович А.Б., Хвостов В.С. Электрические машины и микромашины. – М.:Высшая школа. 1985.

3.Вольдек А.И. Электрические машины. – Л.: Энергия. 1974.

4.Ермолин Н.П. Электрические машины. – М.: Высшая школа. 1975.

5.Копылов И.П. Электрические машины. – М.: Высшая школа, Логос. 2000.

6.Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. Ч. 1,2. М.:

Госэнергоиздат. 1973.

7.Хрущев В.В. Электрические микромашины автоматических устройств. – Л.: Энергия. 1976.

8.Юферов Ф.М. Электрические машины автоматических устройств. – М.:Высшая школа. 1988.

137

1.3.Принцип действия и основные уравнения однофазного трансфор-

1.5.Экспериментальное определение параметров Т-образной схемы

3.7.Электромагнитные и синхронизирующие мощности (моменты)

138

3.14.Уравнение равновесия напряжения, векторная диаграмма, электромагнитный вращающий момент СД с неявнополюсным рото-

139